Forskning & framtid
ELISABET BRÄNNVALL, teknisk doktor
och chefredaktör för npprj
KOMMENTERAR:
.
En tidigare outnyttjad resurs tas tillvara:
När polysackarider blir
polymera material
Ann-Christine Albertsson, professor i polymerteknologi, och Ulrica Edlund, docent i polymerteknologi, driver forskningsprojekt med syfte att utnyttja vätskeströmmarna i befintliga massaprocesser för att utvinna de fraktioner som är
rika på polysackarider och omvandla dessa till funktionella polymera material.
De hydrogeler som de framställer kan användas i läkemedelskapslar för en
optimal docering.
NYA MATERIAL
Ann-Christine Albertsson, [email protected]
Ulrica Edlund, [email protected]
I
ntresset för så kallade gröna
material har ökat under de
senaste åren, i takt med samhällets allt ökande oro för den
globala uppvärmningen och
människans påverkan på jordens
ekosystem. En tydlig global samhällstrend är strävan efter att övergå till
förnyelsebara råvaror.
Det moderna överflödet av förpackningar och engångsdetaljer ger
stora avfallsvolymer och aktualiserar
en efterfrågan på nedbrytbara material. Skogen ter sig i detta perspektiv
som en alltmer intressant råvarukälla
för kemikalieframställning, med
potential att generera såväl förnyelsebara som nedbrytbara och billiga
råvaror som inte konkurrerar med
livsmedelsproduktion.
De medel- och högmolekylära råvaror som kan utvinnas ur veden
består till stor del av hemicellulosor. Hemicellulosa är ett samlingsnamn för en grupp polysackarider
som finns i matrisen runt cellulosafibrillerna i veden. Dessa har en
betydligt lägre molekylvikt än cellulosamolekylerna och flera av dem
är vattenlösliga, vilket gör dem
extra attraktiva för att framställa
material, som av miljöskäl inte bör
innehålla organiska lösningsmedel.
Mycket av hemicellulosorna frisätts
under massaprocessen och avleds
med avloppsströmmar, och det är
just här vårt forskningsprojekt kommer in i bilden. Under ledning av
Ann-Christine Albertsson och i samarbete med skogskoncernen Södra,
koncentreras forskningen till att ut-
nyttja vätskeströmmarna i befintliga
massaprocesser för att utvinna de
fraktioner som är rika på polysackarider och omvandla dessa till funktionella polymera material.
Under massakoket genereras
katalysatströmmar som innehåller
en mix av hög-, mellan-, och lågmolekylära ämnen som lösts ut ur
träråvaran. De högmolekylära fraktionerna från hydrolysatströmmarna
uppgraderas, torkas och används sedan för design av nya material. En
tidigare outnyttjad resurs tas tillvara!
När vi formulerar olika tillämpningar, utnyttjar vi vår mångåriga
erfarenhet av materialdesign från en
ren hemicellulosa som heter galactoglukomannan. Från denna granvedsbaserade råvara har vi tidigare
framställt hydrogeler, som kan finna
användning inom läkemedelsindustrin, till exempel som kontrollerade
frisättningssystem som under en
tidsperiod kontrollerat ger ifrån sig
små doser av en inkapslad substans.
Tillsammans med VL-stiftelsen,
som är forskningsstiftelse som främjar forskning inom växtodling och
bioteknik, har vi även tagit fram
liknande system för lantbrukssektorn. Även syrgasbarriärfilm har
framställts från glukomannan i processvatten. Liknande material, men
också nya formuleringar för nya
tillämpningar, växer nu fram i vårt
laboratorium på KTH utifrån den
hydrolysatbaserade råvaran.
Arbetet från idé till verkliga recept och produkter omfattar materialutvinning,
karakterisering,
formulering, vidareutveckling, optimering. På sikt kan arbetet bedrivas
i en större skala för att anpassas till
industriella format. n
30 • SPCI/Svensk Papperstidning • Nr 6 2010 Ann-Christine
Albertsson är professor i polymerteknologi, Fiberoch Polymerteknologi, Skolan för
kemivetenskap vid
Kungliga Tekniska
Högskolan i Stockholm.
Ulrica Edlund är
docent och lektor
i polymerteknologi, vid Fiber- och
Polymerteknologi, Skolan för
kemivetenskap vid
Kungliga Tekniska
Högskolan i Stockholm.
Från störsubstans
till viktig råvara
Den dominerande råvaran för mekanisk
massa är gran och den dominerande
hemicellulosan i gran är galaktoglukomannan. Vid mekanisk massatillverkning löses
vedkomponenter ut, både vid själva raffineringen och sedan i bakvattnet vid papperstillverkning. Förutom lågmolekylärt
lignin och vissa extraktivämnen, så utgörs
det utlösta materialet i procesströmmarna
till stor del av galaktoglukomannan. I storleksordningen 10% av vedens galaktoglukomannan löses ut vid raffineringen och
återfinns därmed i procesströmmarna. De
kan störa papperstillverkningsprocessen
genom att de reagerar med katjoniska
papperskemikalier som t ex retentionsmedel och katjonisk stärkelse. Tillsammans
med andra utlösta vedkomponenter går
de under beteckningen ”anionic trash”,
vilket låter ana att de inte är så väl sedda
bland papperstillverkare. Det låter därför
som en välgärning ifall man skulle rena
procesströmmarna från detta anjoniska
skräp, men det behöver inte bara handla
om medlidande med papperstillverkare.
Galaktoglukomannanet kan tas om hand
och vara en viktig råvara för förnyelsebara och återvinningsbara produkter. Med
tanke på all bioraffinaderiinriktad forskning, så har vi här en vedkomponent som
vi, så att säga, får på köpet utan större
ansträngning. För varje ton mekanisk
massa som tillverkas kan ca 5 kg utlöst
galaktoglukomannan utvinnas och med
en produktion av ca 3.5 miljoner ton
mekanisk massa/år i Sverige är tillgången
god. Genom ultrafiltrering kan man
separera ut och få en mer koncentrerad
lösning av galaktoglukomannan. Forskning
pågår för att använda det som råvara för
olika typer av film som kan fungera som
syrgasbarriär i förpackningar t ex. Ulrica
Edlund och Ann-Christine Albertsson har
i sin forskning inriktat sig på att tillverka
hydrogeler av galaktoglukomannan. En
hydrogel är ett material som kan svälla i
kontakt med vatten mycket men som inte
löses upp. Ett tänkbart användningsområde skulle kunna vara att man kapslar in
en aktiv läkemedelssubstans i hydrogel
och som efter att den intagits,
släpper ifrån sig substansen
i en mer kontrollerad och
jämn takt än om man
svalt en pulverbaserad
tablett. n
Elisabet Brännvall
Tryckt på Gallerie Fine 80 g
